- Kaj je upor?
- Kaj so vlečni in vlečni upor in zakaj jih potrebujemo?
- Kje in kako uporabljati vlečne in vlečne upore
- Vlečni upori
- Povlecite upor
- Izračun dejanskih vrednosti za vlečne in vlečne upore
- Praktični primer
- Več o vlečnih in vlečnih uporih
Kaj je upor?
Upori so omejevalniki toka in se pogosto uporabljajo v elektronskih vezjih in izdelkih. Je pasivna komponenta, ki zagotavlja upor, ko tok teče skozinjo. Obstaja veliko različnih vrst uporov. Upor se meri v ohmih z znakom Ω.
Kaj so vlečni in vlečni upor in zakaj jih potrebujemo?
Če upoštevamo digitalno vezje, so nožice vedno bodisi 0 bodisi 1. V nekaterih primerih moramo stanje spremeniti z 0 na 1 ali z 1 na 0. V obeh primerih moramo digitalni pin držati bodisi 0 in nato stanje spremenite v 1 ali pa ga pridržite 0 in nato spremenite na 1. V obeh primerih moramo digitalni zatič narediti bodisi ' High ' ali ' Low ', vendar ga ni mogoče pustiti plavajočega.
Torej se v vsakem primeru stanje spremeni, kot je prikazano spodaj.
Če zdaj visoko in nizko vrednost zamenjamo z dejansko vrednostjo napetosti, bo High logična raven HIGH (recimo 5V), Low pa bo tla ali 0v.
Pull-up upor se uporablja za izdelavo privzetega stanja digitalnega pin tako visoka ali na ravni logike (na zgornji sliki je to 5V) in v spustnem upor pa ravno nasprotno, da naredi privzeto stanje digitalnega pin kot nizek (0V).
Ampak zakaj moramo te upore namesto, da bi lahko povežete digitalnih logičnih zatiči neposredno na ravni napetosti logike ali s tlemi, kot je spodnji sliki?
No, tega ne bi mogli storiti. Ker digitalno vezje deluje v nizkem toku, povezava logičnih zatičev neposredno z napajalno napetostjo ali ozemljitvijo ni dobra izbira. Ker neposredna povezava sčasoma poveča tok, tako kot kratek stik, in lahko poškoduje občutljivo logično vezje, kar ni priporočljivo. Za nadzor trenutnega pretoka potrebujemo tiste upore, ki jih je mogoče potegniti ali potegniti navzgor. Povlečni upor omogoča nadzorovan tok toka od vira napajalne napetosti do digitalnih vhodnih zatičev, kjer bi lahko spustni upori učinkovito nadzorovali tok toka od digitalnih zatičev do tal. Obe upori, upogibni in vlečni upori držita digitalno stanje bodisi nizko bodisi visoko.
Kje in kako uporabljati vlečne in vlečne upore
S sklicevanjem na zgornjo sliko mikrokrmilnika, kjer so digitalni logični zatiči okrašeni s tlemi in VCC, bi lahko povezavo spremenili z vlečnimi in spuščenimi upori.
Recimo, da potrebujemo privzeto logično stanje in želimo spremeniti stanje z neko interakcijo ali zunanjo zunanjo opremo, uporabljamo vlečni ali spustni upori.
Vlečni upori
Če po privzetku potrebujemo visoko stanje in želimo stanje spremeniti v Nizko z zunanjo interakcijo, lahko uporabimo vlečni upor, kot je spodnja slika -
Zatič digitalnega logičnega vhoda P0.5 lahko s stikalom SW1 preklopite z logike 1 ali visoke na logiko 0 ali nizko. R1 upor deluje kot pull-up upor. Povezan je z logično napetostjo iz napajalnega vira 5V. Torej, ko stikala ne pritisnete, ima logični vhodni zatič vedno privzeto napetost 5V ali pa je zatič vedno visok, dokler stikala ne pritisnete in zatič ni kratek na maso, zaradi česar je logična nizka.
Ker pa smo navedli, da zatiča ni mogoče neposredno priklopiti na tla ali Vcc, saj bo to sčasoma poškodovalo vezje zaradi stanja kratkega stika, vendar se v tem primeru z zaprtim stikalom spet zaskoči na tla. Toda pozor, poglejte, pravzaprav se ne bo skrajšal. Ker bo v skladu z zakonom ohmov zaradi vlečnega upora majhna količina toka tekla od vira do uporov in stikala ter nato dosegla tla.
Če ne uporabimo tega vlečnega upora, se bo izhod ob pritisku na stikalo neposredno zaskočil na tla, na drugi strani pa, ko bo stikalo odprto, bo logični zatič plaval in lahko povzročil nekaj nezaželenih rezultat.
Povlecite upor
Enako velja za Pull-down upor. Upoštevajte spodnjo povezavo, kjer je prikazan spustni upor s povezavo-
Na zgornji sliki se dogaja ravno nasprotno. Pull-down upor R1, ki je povezan s tlemi ali 0V. Tako je bil privzeti 0 digitalni logični zatič P0.3, dokler ni pritisnjeno stikalo in je bil zatič logičnega nivoja visok. V takem primeru majhna količina toka teče od vira 5V do tal z uporabo zaprtega stikala in padajočega upora, s čimer preprečuje, da bi bil logični nivojski zatič kratkostičen z virom 5V.
Tako lahko za različna vezja na logični ravni uporabimo vlečne in vlečne upore. Najpogostejši je v različni vgrajeni strojni opremi, enožičnem protokolarnem sistemu, zunanjih povezavah v mikročipu, Raspberry Pi, Arduino in različnih vdelanih sektorjih, pa tudi pri vhodih CMOS in TTL.
Izračun dejanskih vrednosti za vlečne in vlečne upore
Zdaj, ko vemo, kako uporabiti pull-up in pull-down upor, je vprašanje, kakšna bo vrednost teh uporov? Čeprav v številnih vezjih digitalne logične ravni lahko vidimo vlečne ali padajoče upore v razponu od 2k do 4,7k. Kakšna pa bo dejanska vrednost?
Da bi to razumeli, moramo vedeti, kakšna je logična napetost? Koliko napetosti se imenuje Logic Low in koliko Logic High?
Za različne logične ravni različni mikrokrmilniki uporabljajo drugačen obseg za logično visoko in logično nizko.
Če upoštevamo vhod nivoja tranzistor-tranzistorska logika (TTL), bo spodnji graf prikazal najmanjšo logično napetost za visoko določitev logike in največjo logično napetost za zaznavanje logike kot 0 ali nizko.
Kot lahko vidimo, je za logiko TTL največja napetost za logiko 0 0,8V. Torej, če zagotovimo manj kot 0,8 V, bo logična raven sprejeta kot 0. Po drugi strani pa, če damo več kot 2 V do največ 5,25 V, bo logika sprejeta kot visoka. Toda pri 0,8 V do 2 V je prazno območje, pri tej napetosti ni mogoče zagotoviti, da bo logika sprejeta kot visoka ali nizka. Za varno stran v arhitekturi TTL sprejemamo 0V do 0,8V kot nizko in 2V do 5V kot visoko, kar zagotavlja, da bodo logični čipi pri tej mejni napetosti prepoznali nizko in visoko.
Za določitev vrednosti je formula preprost ohmov zakon. Po zakonu ohmov je formula
V = I x R R = V / I
V primeru vlečnega upora bo V napetost vira - najmanjša napetost je sprejeta kot visoka.
In tok bo največji tok, ki so ga potopili logični zatiči.
Torej, R pull-up = (V dovod - V H (min)) / I potopi
Kjer je V napajanje napajalna napetost, je V H (min) najmanjša sprejemljiva napetost kot Visoka, in I sink je največji tok, ki ga potegne digitalni zatič.
Enako velja za Pull-down upor. Toda formula se je nekoliko spremenila.
R pull-up = (V L (max) - 0) / I vir
Kjer je (V L (max) največja napetost sprejeta kot logična nizka, in I vir je največji tok, ki ga dobiva digitalni zatič.
Praktični primer
Recimo, da imamo logično vezje, pri katerem je napajalni vir 3,3 V, sprejemljiva logična visoka napetost pa 3 V, in lahko potopimo trenutno največ 30uA, nato pa lahko izberemo vlečni upor po formuli, kot je ta na ta način
Zdaj, če upoštevamo isti primer, naveden zgoraj, kjer vezje sprejme 1V kot največjo logično nizko napetost in lahko napaja do 200uA toka, bo Pull-down upor,
Več o vlečnih in vlečnih uporih
Poleg dodajanja upogljivega ali spuščenega upora sodobni mikrokrmilnik podpira notranje uporovne upore za digitalne vhodno / izhodne nožice, ki so v enoti mikrokrmilnika. Čeprav gre v največjih primerih za šibek dvig, pomeni, da je tok zelo nizek.
Pogosto moramo povleči več kot 2 ali 3 digitalne vhodno-izhodne nožice, v takem primeru se uporabi uporno omrežje. Enostavno ga je integrirati in zagotoviti nižje število pinov.
Imenuje se uporovna mreža ali upori SIP.
To je simbol uporovne mreže. Zatič 1 je povezan z uporovnimi zatiči, ta zatič mora biti priključen na VCC za vlečenje ali na zemljo za vlečenje. Z uporabo tega SIP upora se posamezni upori izločijo, s čimer se zmanjša število komponent in prostor na plošči. Na voljo je v različnih vrednostih, od nekaj ohmov do kilo ohmov.